《電子技術(shù)應(yīng)用》
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SQLite在資產(chǎn)管理與環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用
徐繼寧,李建芯
(北方工業(yè)大學(xué) 電氣與控制工程學(xué)院, 北京 100144)
摘要: 針對(duì)實(shí)驗(yàn)室資產(chǎn)設(shè)備品種繁多、報(bào)廢周期不一、地址信息變更頻繁、環(huán)境安全難保障的特點(diǎn),提出了將輕量級(jí)數(shù)據(jù)庫SQLite嵌入在一個(gè)資產(chǎn)管理與環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中,利用Qt實(shí)現(xiàn)對(duì)管理軟件的應(yīng)用設(shè)計(jì)開發(fā),最終實(shí)現(xiàn)了對(duì)實(shí)驗(yàn)室資產(chǎn)設(shè)備數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、管理以及對(duì)實(shí)驗(yàn)室溫濕度環(huán)境狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和曲線顯示。
Abstract:
Key words :

  徐繼寧,李建芯

  (北方工業(yè)大學(xué) 電氣與控制工程學(xué)院, 北京 100144)

  摘要:針對(duì)實(shí)驗(yàn)室資產(chǎn)設(shè)備品種繁多、報(bào)廢周期不一、地址信息變更頻繁、環(huán)境安全難保障的特點(diǎn),提出了將輕量級(jí)數(shù)據(jù)庫SQLite嵌入在一個(gè)資產(chǎn)管理與環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中,利用Qt實(shí)現(xiàn)對(duì)管理軟件的應(yīng)用設(shè)計(jì)開發(fā),最終實(shí)現(xiàn)了對(duì)實(shí)驗(yàn)室資產(chǎn)設(shè)備數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、管理以及對(duì)實(shí)驗(yàn)室溫濕度環(huán)境狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和曲線顯示。

  關(guān)鍵詞嵌入式系統(tǒng);SQLite ;Qt ;資產(chǎn)管理;環(huán)境監(jiān)測(cè)

0引言

  隨著工程實(shí)踐教育的發(fā)展,高校的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備資產(chǎn)數(shù)量日益增大,品種類型多樣, 且創(chuàng)新、開放實(shí)驗(yàn)室活動(dòng)的開展也使得設(shè)備的流動(dòng)性更強(qiáng),工作環(huán)境日益復(fù)雜。在新的教育形勢(shì)下,如何靈活有效地管理和利用實(shí)驗(yàn)室的資產(chǎn)設(shè)備是所有實(shí)驗(yàn)室管理人員面臨的問題。

  當(dāng)今高校實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備資產(chǎn)管理有幾個(gè)特點(diǎn):每個(gè)品種數(shù)量不大但種類繁多;更換、報(bào)廢物品周期不一;重要設(shè)備需有使用記錄;需要定期進(jìn)行資產(chǎn)清查;確定重要設(shè)備位置等。傳統(tǒng)化的固定資產(chǎn)管理仍是當(dāng)今高校普遍采用的方式,還是采用紙制標(biāo)簽,利用手工方式將設(shè)備相關(guān)信息分類編輯管理[1]。這種管理方式雖然能從一定程度上對(duì)資產(chǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)管理,但還存在很多固有的缺陷。因?yàn)闃?biāo)簽長時(shí)間的保存容易損壞,往往會(huì)造成信息具有不可追溯性;固定資產(chǎn)信息無法實(shí)時(shí)追蹤記錄,變更操作繁瑣;實(shí)驗(yàn)室環(huán)境狀態(tài)缺乏預(yù)警機(jī)制,更難以保證實(shí)驗(yàn)室環(huán)境狀態(tài)的安全。 因此本文設(shè)計(jì)了一個(gè)結(jié)合RFID技術(shù)和嵌入式數(shù)據(jù)庫的新型資產(chǎn)管理與環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

  本文設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)室資產(chǎn)管理與環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)框圖如圖1所示。該系統(tǒng)主要分為數(shù)據(jù)采集端、核心控制器、遠(yuǎn)程控制端和報(bào)警設(shè)備4部分。所有實(shí)驗(yàn)室固定資產(chǎn)配備RFID卡片, 用于表示和記錄設(shè)備信息。

  數(shù)據(jù)采集端完成兩部分任務(wù):(1)由RFID掃描器獲取實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的設(shè)備信息;(2)通過各傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,進(jìn)行必要的環(huán)境監(jiān)控。數(shù)據(jù)最終都由ZigBee網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)胶诵目刂破鞫?。其中RFID芯片采用MFRC522,ZigBee芯片采用TI 公司的CC2530。

  控制器基于Linux操作系統(tǒng)開發(fā),其核心芯片是三星的S3C6410??刂破髦饕蝿?wù)是完成前端采集的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、顯示以及對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制。接收前端采集數(shù)據(jù),將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中并顯示在基于Qt 4開發(fā)的人機(jī)交互界面中,利用無線網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程控制端進(jìn)行交互。手機(jī)、Pad等移動(dòng)終端設(shè)備組成了遠(yuǎn)程控制端,它們通過無線WiFi實(shí)現(xiàn)與核心控制端通信,可以對(duì)核心控制端傳來的數(shù)據(jù)完成顯示和控制功能。

  為保障重要設(shè)備的安全,本系統(tǒng)提供了防盜報(bào)警功能。由超高頻RFID掃描器對(duì)重要物品進(jìn)行掃描,當(dāng)設(shè)備非法移出時(shí)啟動(dòng)報(bào)警器。超高頻RFID掃描器和報(bào)警器組成的報(bào)警設(shè)備通過有線方式進(jìn)行通信。

001.jpg

  在該系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫主要支持的功能有存儲(chǔ)由ZigBee協(xié)調(diào)器傳來的資產(chǎn)信息、溫度信息和濕度信息等數(shù)據(jù),并將數(shù)據(jù)顯示在本地嵌入式端;同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)資產(chǎn)信息數(shù)據(jù)的添加、刪除、查詢、修改、報(bào)廢和變更記錄等功能,對(duì)溫濕度信息實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)曲線顯示功能。

2嵌入式數(shù)據(jù)庫的選擇

  傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫通常要專門的管理以及配置,不僅體積大、不便移植,而且使用也復(fù)雜[2]。而嵌入式數(shù)據(jù)庫不需要在客戶機(jī)服務(wù)器上的配置服務(wù),它嵌入到了應(yīng)用程序進(jìn)程中。輕量級(jí)嵌入式數(shù)據(jù)庫在運(yùn)行過程中只要比較少的內(nèi)存,速度快,效果也更加理想。嵌入式數(shù)據(jù)庫一般也都支持SQL,通過SQL來管理應(yīng)用程序數(shù)據(jù),而不依靠原始的文本文件。

  當(dāng)前支持多平臺(tái)的輕量級(jí)嵌入式數(shù)據(jù)庫主要有Empress、BerkeleyDB、SQLite[3],如表1所示。 表1常用嵌入式數(shù)據(jù)庫對(duì)比數(shù)據(jù)庫大小/KB特點(diǎn)是否支持SQLEmpress800穩(wěn)定性強(qiáng)、高速性、多重訪問性支持BerkeleyDB300執(zhí)行速度快、調(diào)度API完成操作支持SQLite250零配置、執(zhí)行速度快、簡單易用的API支持

005.jpg

  由表1對(duì)比可得,SQLite數(shù)據(jù)庫占內(nèi)存最小,僅為250 KB,同時(shí)提供簡單易用的API接口供開發(fā)者使用,因此最適合在實(shí)驗(yàn)室資產(chǎn)管理與環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中開發(fā)使用。

  對(duì)于開源的嵌入式SQLite數(shù)據(jù)庫,它方便使用管理、維護(hù)和配置,無需安裝。該數(shù)據(jù)庫儲(chǔ)存在單一文件系統(tǒng)中,內(nèi)嵌到應(yīng)用程序中,支持Mac OS、Linux、Windows、UNIX等各種操作系統(tǒng)[4]。比起目前常見的SQL Server和Oracle數(shù)據(jù)庫來說,SQLite數(shù)據(jù)庫不需獨(dú)自運(yùn)行數(shù)據(jù)庫的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),數(shù)據(jù)存取速度很快,是MySQL的1~2倍;支持2 TB數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量。它具有簡潔優(yōu)化的結(jié)構(gòu),主要由SQL編譯器、內(nèi)核、后端3部分組成[5]。在SQLite數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)的上部進(jìn)行編譯查詢語句,在中部執(zhí)行它,低層處理操作系統(tǒng)的存儲(chǔ)和接口。所有SQL語句通過分詞器和分析器生成語法樹,交由代碼生成器生成可以在SQLite虛擬機(jī)中執(zhí)行的程序集[3,6] 。SQLite憑借較小的體積、簡單的操作以及運(yùn)行穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn),使之與復(fù)雜的商業(yè)數(shù)據(jù)引擎在開發(fā)維護(hù)方面更占優(yōu)勢(shì)。

3SQLite在資產(chǎn)管理與環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)

  在本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中,資產(chǎn)信息存入到SQLite數(shù)據(jù)庫,用于支持用戶對(duì)資產(chǎn)信息的檢索、添加、修改、刪除、報(bào)廢以及數(shù)據(jù)變更等功能, 同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境溫濕度和報(bào)警信息的存儲(chǔ),并以表格、曲線等形式顯示。

  3.1數(shù)據(jù)庫表的設(shè)計(jì)

  數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建了資產(chǎn)信息表、報(bào)廢資產(chǎn)信息表、信息變更表、溫度表、濕度表和報(bào)警記錄表6張表。資產(chǎn)信息表包含了每條資產(chǎn)的詳細(xì)信息,如表2所示,它包含了資產(chǎn)編號(hào)、資產(chǎn)名稱等14個(gè)字段。由于要對(duì)報(bào)廢的資產(chǎn)做一定時(shí)段的存檔,還需要一張報(bào)廢表,報(bào)廢表的字段等同于資產(chǎn)信息表。為了方便對(duì)資產(chǎn)變動(dòng)信息進(jìn)行登記,單獨(dú)建立了信息變更表,如表3所示。對(duì)環(huán)境信息,主要記錄時(shí)間和溫濕度值,如表4所示。 表2資產(chǎn)信息表字段名稱數(shù)據(jù)類型約束可否為空說明資產(chǎn)編號(hào)inter主鍵NOT NULL資產(chǎn)編號(hào)資產(chǎn)名稱text無NOT NULL資產(chǎn)名稱分類號(hào)text無NOT NULL分類號(hào)

  表3信息變更表字段名稱數(shù)據(jù)類型約束可否為空說明變更編號(hào)inter主鍵NOT NULL變更編號(hào)資產(chǎn)編號(hào)inter無NOT NULL資產(chǎn)編號(hào)使用者text無NULL使用者存放地點(diǎn)text無NULL存放地點(diǎn)歸屬單位text無NULL歸屬單位改變時(shí)間timestamp無NOT NULL改變時(shí)間

  表4溫度表字段名稱數(shù)據(jù)類型約束可否為空說明時(shí)間idtimestamp主鍵NOT NULL時(shí)間溫度real無NOT NULL溫度值實(shí)驗(yàn)室text無NOT NULL實(shí)驗(yàn)室歸屬單位text無NOT NULL歸屬單位

  3.2Qt下的數(shù)據(jù)庫的建立

  該系統(tǒng)用Qt進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的訪問, 采用了QtSQL模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的驅(qū)動(dòng),用一套獨(dú)立于平臺(tái)和數(shù)據(jù)庫的調(diào)用接口進(jìn)行通信[78]。

  首先創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫鏈接,也就是創(chuàng)建一個(gè)QSqlDatabase類的實(shí)例,代碼如下:

  QSqlDatabase db= QSqlDatabase::addDatabase(“QSQLITE”);

  db.setDatabaseName(“databasefile”);

  鏈接好數(shù)據(jù)庫后,要?jiǎng)?chuàng)建數(shù)據(jù)庫表,代碼如下:

  void ConnDlg::creatDB()

  {QSqlQuery query;

  query.exec(“create table asset(“//創(chuàng)建資產(chǎn)信息表

  “assetid int primary key,”//插入主鍵

  “other varchar(50))”));}

  QSqlQuery類提供了一個(gè)接口,用于執(zhí)行SQL語句。通過SQL語句實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)庫的查詢、添加、刪除和修改等操作。

  3.3資產(chǎn)報(bào)廢的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)

  為了提高追溯能力和管理水平,實(shí)驗(yàn)室資產(chǎn)報(bào)廢后需存檔一段時(shí)間,因此需要單獨(dú)形成一份報(bào)廢資產(chǎn)信息表。資產(chǎn)報(bào)廢操作先要將報(bào)廢資產(chǎn)信息從資產(chǎn)信息表中復(fù)制到報(bào)廢資產(chǎn)表中,然后從資產(chǎn)信息表中刪除該信息,如圖2所示。主要代碼如下:

  insert into scraptable(assetid,assetname,...)select assetid,assetname,... from assettable;//復(fù)制信息到報(bào)廢表

  removeAssetsFromDatabase(assetid);//在資產(chǎn)信息表中刪除該資產(chǎn)信息  

002.jpg

  3.4變更記錄的實(shí)現(xiàn)

  實(shí)驗(yàn)室資產(chǎn)是實(shí)驗(yàn)室成員的公共財(cái)產(chǎn),使用過程中部分資產(chǎn)的信息變動(dòng)較大,尤其是“使用者”和“存放地點(diǎn)”這兩條信息。為此建了一張變更信息表,專門存放每個(gè)資產(chǎn)的變更信息, 如圖3所示。每當(dāng)資產(chǎn)的使用者和存放地點(diǎn)變動(dòng)時(shí),可以在資產(chǎn)信息窗口中選中要變動(dòng)的資產(chǎn),直接添加變更信息到變更信息表中。變更記錄時(shí)采用事務(wù)方式將變更信息插入到變更信息表中顯示。主要代碼如下:

  QSqlDatabase::database().transaction ;//啟動(dòng)事務(wù)

  scrapModel->insertRecord(-1,record);

  QSqlDatabase::database().commit();//事務(wù)結(jié)束

003.jpg

  3.5環(huán)境監(jiān)測(cè)溫度曲線顯示的實(shí)現(xiàn)

  大型貴重設(shè)備的環(huán)境監(jiān)測(cè)已經(jīng)成為實(shí)驗(yàn)室不可忽略的問題,該系統(tǒng)用無線傳感網(wǎng)絡(luò)方便地實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測(cè),主要關(guān)注設(shè)備周邊的溫濕度變化。為提高可視性,系統(tǒng)采用高性能繪圖圖表Qt C++控件QCustomPlot,可以繪制曲線圖、趨勢(shì)圖、柱狀圖。圖4是對(duì)實(shí)驗(yàn)室一天中每兩個(gè)小時(shí)采樣一次數(shù)據(jù)的溫度變化情況?! ?/p>

004.jpg

4結(jié)論

  本文介紹了一款新型的面向高校實(shí)驗(yàn)室資產(chǎn)管理和環(huán)境監(jiān)測(cè)嵌入式系統(tǒng),文中主要就該系統(tǒng)中輕型數(shù)據(jù)庫SQLite數(shù)據(jù)庫的選型、設(shè)計(jì)和開發(fā)作了介紹。作為一個(gè)綜合了ZigBee、RFID、嵌入式技術(shù)的實(shí)用系統(tǒng),SQLite與Qt的聯(lián)合開發(fā)對(duì)系統(tǒng)的性能完善和提高起到了不可替代的作用,也表明了SQLite數(shù)據(jù)庫在嵌入式端的優(yōu)越性,對(duì)相關(guān)系統(tǒng)的開發(fā)有著積極的借鑒意義。

參考文獻(xiàn)

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